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Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Bestimmen des Schließwinkels
von Unterbrecherkontakten bei Zündanlagen von Brennkraftmaschinen durch Messung
der Spannung an den Unterbrecherkontakten mit einem Schalttransistor in Emitterschaltung,
in dessen Kollektorkreis ein integrierendes elektrisches Meßinstrument liegt und
an dessen Basis-Emitter-Kreis eine an den zu kontrollierenden Unterbrecherkontakten
abgegriffene Steuerspannung anliegt.
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Bei einem bekannten derartigen Gerät (deutsche Auslegeschrift 1 104761)
wird die Spannung an der Primärwicklung der Zündspule abgegriffen und als Steuerspannung
für das Gerät benutzt. Da während der Offenstellung des Unterbrecherkontaktes Basis
und Emitter des Schalttransistors gleiches Potential führen, ist eine exakte Einhaltung
des leitenden und sperrenden Zustandes des Transistors nicht möglich, und außerdem
beeinflußt der Zustand der Zündspule weitgehend die Steuerspannung für dieBasis-Emitter-Strecke
des Schalttransistors. Eine sichere und exakte Messung des Schließwinkels ist mittels
eines solchen Gerätes nicht möglich. Es ist zwar auch bereits daran gedacht worden,
bei diesen Geräten die Spannung am Unterbrecherkontakt selbst als Steuerspannung
für das Gerät auszunutzen, jedoch ist die Schaltanordnung so getroffen, daß, wenn
der Unterbrecherkontakt einen Übergangswiderstand hat, auch während der Schließstellung
eine negative Spannung der Basis-Emitter-Strecke des Transistors zugeführt wird,
somit dieser leitend bleiben würde. Ein falsches Meßergebnis ist die Folge.
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Aufgabe der Erfindung ist es, dieses bekannte Gerät dahingehend zu
verbessern, daß zur Bestimmung des Schließwinkels durch Messung der Spannung am
Unterbrecher selbst Kontaktwiderstände am Unterbrecher das Meßergebnis nicht störend
beeinflussen können.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Basis des Schalttransistors
bei einem pnp-Typ am positiven Potential des einen Unterbrecherkontaktes und sein
Emitter am negativen Potential des anderen Unterbrecherkontaktes liegt sowie daß
die Basis des Schalttransistors gegenüber dessen Emitter durch eine negative Spannung
vorgespannt ist, deren Betrag kleiner als der Betrag der bei geöffneten Unterbrecherkontakten
und größer ist, als der Betrag der bei geschlossenen Unterbrecherkontakten infolge
des Kontaktübergangswiderstandes entstehenden positiven Steuerspannung ist.
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Zur Erzeugung der negativen Vorspannung der Basis des Schalttransistors
ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zur Gerätestromversorgungsquelle
ein Spannungsteiler parallel geschaltet, und die Basis des Schalttransistors ist
zwischen den den Spannungsteiler bildenden Widerständen angeschlossen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann anstatt des
an die Gerätestromversorgungsquelle angeschlossenen Spannungsteilerwiderstandes
eine Hilfsstromquelle eingesetzt sein.
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Schließlich kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
die Hilfsstromquelle von einem Teil der Geräte-Stromversorgungsquelle gebildet sein.
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Es ist auch möglich, nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung
zur Erzeugung der negativen Vorspannung der Basis des Schalttransistors in Reihe
mit der Basis des Schalttransistors und dem Basiswiderstand eine Hilfsstromquelle
vorzusehen.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt ein Schaltschema des
Gerätes nach der Erfindung.
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Die Schließwinkel-Anzeigevorrichtung 10 weist einen Transistor 11
auf, der in Reihe mit einer Spannungsquelle 12 und einer allgemein mit 13 bezeichneten
Last geschaltet ist. Zwischen den Basis-und den Emitteranschluß des Transistors
11 ist ein Eingangskreis geschaltet, der allgemein mit 14 bezeichnet ist. Bei der
dargestellten besonderen Ausführungsform ist der Transistor 11 ein pnp-Transistor.
Die Spannungsquelle 12 und der Eingangskreis 14 sind so gepolt, daß der Transistor
11 bei bestimmten Eingangsbedingungen, die nachfolgend beschrieben werden, leitend
wird.
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Die Spannungsquelle 12 ist beispielsweise eine 9-Volt-Batterie. Die
Last 13 umfaßt einen Widerstand 21, einen Regelwiderstand22 und einen verhältnismäßig
großen Kondensator 23, die alle in Reihe geschaltet sind. Ein Meßgerät 24 ist zum
Kondensator 23 parallel geschaltet. Das Meßgerät 24 ist ein übliches integrierendes
Meßgerät. Der Kondensator 23 glättet die Meßspannung. Der Kollektor des Transistors
11 ist über die Widerstände 21 und 22 und den Kondensator 23 mit der negativen Klemme
der Batterie bzw. Spannungsquelle 12 verbunden.
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Der Emitter des Transistors 11 kann durch einen Wählschalter 26 mit
der positiven Klemme der Batterie 12 verbunden werden. Der Wählschalter 26 ist vorzugsweise
ein Drei-Positionsschalter mit einer Aus-Stellung 27. In den Stellungen 28 oder
29 bleibt der Emitter des Transistors 11 mit der Batteriel2 verbunden. Ist der Transistor
11 mit seinem Emitter-Kollektor an die Spannung gelegt, wird bei negativer Basisspannung
der Transistor 11 leitend, und es fließt ein im wesentlichen konstanter Gleichstrom
über die Last 13. Plötzliche Gleichstromänderungen, die auftreten, wenn beispielsweise
der Transistor 11 ein- oder ausgeschaltet wird, werden durch den Kondensator 23
geglättet. Die Widerstände 21 und 22 begrenzen den Stromfluß durch das Meßgerät
24, und der Widerstand 22 kann zur Eichung des Meßgerätes 24 verändert werden. Das
Meßgerät 24 liefert eine Anzeige, welche mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit
zunimmt und zur Zeitdauer proportional ist, während welcher der Transistor 11 leitend
ist.
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Der Eingangskreis 14 ist ferner an die mit gestrichelten Linien dargestellten
Unterbrecherkontakte 31 der Zündanlage einer Brennkraftmaschine angeschlossen Zum
Anschluß des Eingangskreises 14 an die Unterbrecherkontakte 31 können geeignete
Strornzangen 32 und 33 verwendet werden. An der positiven Seite der Unterbrecherkontakte
31 sitzt, wie dargestellt, die Stromzange 32; ein zweiter Wählschalter 34 besitzt
eine Aus-Stellung 36 und Stellungen 37 und 38. In der Stellung 38 ist die Verbindung
zur Stromzange 32 hergestellt. Der Schalteranschluß 39 des zweiten Wählschalters
34 ist über eine Längsinduktivität 41 und einen Querwiderstand 42 ständig mit der
Basisleitung 43 verbunden. Die Basisleitung 43 ist ferner mit dem Schalterkoutakt
37, mit der Stromzange 33 und mit dem Emitter des Transistors 11 verbunden. Ein
Reihenwiderstand 46 und ein Kondensator 47 sind parallel zu dem Widerstand 42 geschaltet.
Die Induktivität41 und der Widerstand 42 bilden eine erste Siebstufe, während der
Widerstand
46 und der Kondensator 47 eine zweite Siebstufe in Reihenschaltung
mit der ersten Siebstufe bilden. Es ist bekannt, daß beim Öffnen der Unterbrecherkontakte
eines Motors eine Spannung auftritt, welche gewöhnlich einen verhältnismäßig hohen
Anfangswert hat, der abnimmt und verhältnismäßig rasch seine Polarität wechseln
kann. Die erste und die zweite Siebstufe dienen daher als Integrationskreise für
Oberschwingungen der Unterbrecherkontakt-Arbeitsfrequenz, wodurch der Spannungsabfall
an den Kontakten 31 so verändert wird, daß eine Spannung erhalten wird, deren Betrag
sich weniger ändert und die auch ihr Vorzeichen nicht wechselt. Eine Diode 48 ist
mit ihrer Anode an den Widerstand 46 und den Kondensator 47 angeschlossen, während
ihre Kathode mit der Basis des Transistors 11 verbunden ist. Ein Widerstand 49 wirkt
als Basiswiderstand.
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Bei dieser vorangehend beschriebenen Schaltung hat das Öffnen der
Unterbrecherkontakte 31 zur Folge, daß eine positive Spannung an die Basis des Transistors
11 gelegt wird, wodurch dieser nichtleitend wird, so daß der Stromfluß durch das
Meßgerät 24 aufhört. Die positive Sperrspannung über Basis und Emitter des Transistors
11 kann dadurch weggenommen werden, daß die Wählschalter 26, 34 in ihre Stellungen
28 und 37 bewegt werden, wodurch die Induktivität 41 mit der Basisleitung 43 verbunden
wird, oder dadurch, daß die Kontakte 31 kurzgeschlossen werden. Wird dadurch die
Sperrspannung aufgehoben, so wird der Transistor 11 leitend, und das Meßgerät 24
mißt die Zeit, während der der Transistor 11 leitet. Hierbei ist zu erwähnen, daß
das Meßgerät mit Hilfe des Regelwiderstandes 22 geeicht werden kann, während sich
die Wählschalter 26 und 34 während eines bekannten Zeitraumes in ihren Stellungen
28 und 37 befinden.
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Das Schließwinkel-Meßgerät wird bei laufendem Motor verwendet. Die
Schaltung ist von der Motordrehzahl insofern im wesentlichen unabhängig, als der
Transistor 11 während eines festen Prozentsatzes der Zeit leitend ist, da die Unterbrecherkontakte
31 während eines festen Prozentsatzes der Zeit geschlossen sind. Daher führen, da
der Strom durch das Meßgerät während eines solchen Leitungszustandes konstant ist,
Werte der Widerstände 21 und 22 im richtigen Bereich und ein geeignetes Meßgerät
24 zu einer Meßgerätanzeige, die von der Motordrehzahl über einen verhältnismäßig
weiten Bereich derselben im wesentlichen unabhängig ist.
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Die vorangehend beschriebene Schaltung arbeitet nicht einwandfrei,
wenn die geschlossenen Kontakte 31 eine von Null abweichende Impedanz haben. In
einem solchen Fall würde die Motorbatterie einen störenden Spannungsabfall an den
Kontakten 31 erzeugen. Durch diese Störspannung wird die Stromzange 32 infolge der
Polarität der nicht gezeigten Motorbatterie positiv gemacht, wie in der Zeichnung
angegeben, und der Eingangskreis 14 legt diese positive Spannung an die Basis des
Transistors 11, so daß dieser während der Zeit, während welcher die Kontakte geschlossen
sind, gesperrt wird. Hierdurch wird der richtige Stromfluß durch das Meßgerät 24
unterbrochen, was eine fehlerhafte Ablesung des Schließwinkel-Meßgerätes 24 zur
Folge hat.
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Hier setzt die Erfindung ein. An einen Verbindungspunkt 52 zwischen
der Batterie 12 und der Last 13 ist ein Widerstand 51 angeschaltet, der zur
Basis
des Transistors 11 führt. Der Widerstand 91 ist vorzugsweise etwas größer als der
Widerstand 49 und bildet mit dem letzteren einen über die Batterie 12 geschalteten
Spannungsteiler. Der Widerstand 51 liefert daher an die Basis des Transistors 11
eine kleine Vorspannung, welche mit Bezug auf den Emitter des Transistors negativ
ist. Diese kleine negative Vorspannung ist ausreichend hoch, um eine Sperrung des
Leitungszustandes durch den Transistor 11 durch eine positive Spannung zu verhindern,
welche durch einen Übergangswiderstand zwischen den Unterbrecherkontakten 31, der
nicht gleich Null ist, entsteht. Diese negative Vorspannung ist jedoch so niedrig,
daß sie durch die positive Sperrspannung überwunden wird, welche an die Basis gelegt
wird, wenn die Kontakte 31 geöffnet sind. Diese positive Spannung wird durch die
Filterstufen aus den Elementen 41, 42, 46 und 47 im wesentlichen auf einem Wert
gehalten, der zumindest gleich der Spannung der Motorbatterie ist. Bei einer besonderen
Ausführungsform ist die Basisvorspannung -0,6 Volt, die störende positive Spannung
durch eine nicht Null betragende Punktkontaktreaktanz im allgemeinen weniger als
l/lo Volt und die Sperrspannung bei offenen Kontakten + 6 Volt oder mehr.
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Die Wirkungsweise der Schaltung nach der Erfindung unter Anwendung
des Widerstandes 51 ist im wesentlichen der Schaltung ohne Widerstand 51 gleich,
wenn der Punktkontakt-Obergangswiderstand Null ist. Die erfindungsgemäße Schaltung
arbeitet jedoch auch dann einwandfrei, wenn der tJbergangswiderstand an den Kontakten
31 nicht gleich Null ist.
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Die Erfindung kann auch in abweichender Weise verwirklicht werden.
Beispielsweise kann der Widerstand 51 durch eine geeignete und verhältnismäßig kleine
Batterie ersetzt werden, die zwischen dem Verbindungspunkt 52 und der Basis des
Transistors 11 geschaltet ist. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann der
Widerstand 51 herausgenommen und eine Batterie von geeigneter Ausgangsspannung zwischen
dem Widerstand 46 und der Diode48 so angeordnet werden, daß ihre negative Klemme
mit der Anode der Diode verbunden ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann
der Widerstand 51 weggelassen und die Basis des Transistors 11 mit einer geeigneten
Anzapfung der Batterie 12 verbunden werden. Es kann schließlich auch ein npn-Transistor
verwendet werden. Die Polung der entsprechenden Elemente ist dann umgekehrt.